技术方案一号线西朗车辆段复式交分道岔信号转辙部分设备改造项目1112提交1112回复.docx
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技术方案一号线西朗车辆段复式交分道岔信号转辙部分设备改造项目1112提交1112回复
一号线西朗车辆段复式交分道岔信号转辙部分设备改造项目技术方案
一、项目概述
一号线西朗车辆段内有四组复式交分道岔,分别为L2、L4、L6、L8复式交分道岔。
处在车场往西朗方向出车的咽喉区,是列车进出厂的必经之路。
由于该类型复式交分使用的ZD6-G型转辙机,动作杆动程165mm,额定转换力5884N,属于大功率的牵引转换设备,由于该处道岔运行已达14年之久,在长期大转换力的冲击下,已造成杆件变形,很容出现相碰造成红光带的故障,存在转换冲击力造成短路等隐患,影响行车安全。
由于设计缺陷,转辙机杆件的尺寸在一号线车辆段施工时做了更改,使得杆件尺寸与国家铁路标准不同,导致维护部门无法采购非标杆件的备件,一旦目前在线使用的杆件发生损坏无法使用,将无备件使用替换。
因此,为了提高广州地铁一号线车辆段进出厂时道岔的稳定性,项目组拟对该类型复式交分道岔进行改造,以便更好的维护管理设备。
二、需解决问题
1、第二尖轨和第三尖轨表示杆尖端L铁间隙不足3mm
如图1所示,交分道岔第二尖轨和第三尖轨表示杆尖端L铁间隙小,实际已不足3mm,理论上应为10mm。
由于其所处的空间限制,无法进行相应的调整。
该杆件从一号线西朗车辆段投用已超过14年,杆件自身已发生变形。
若两杆件相碰,则会造成L2/L4DG L6/L8DG区段红光带,影响列车出厂。
图1表示杆尖端L铁间隙小
2、道岔副表示杆调整紧固螺丝紧固后卡缺口
道岔副表示杆螺丝在正常情况下应处在紧固状态。
但由于在大功率转辙机ZD6-G长期牵引冲击作用下,道岔杆件变形,导致道岔负表示杆调整紧固螺丝无法紧固。
加之本来转辙机杆件为非国标的尺寸,因此更容易出现类似的问题。
维护人员尝试将螺丝紧固会出现卡缺口的问题。
因此,目前维护人员采取临时措施:
用铁丝把此紧固螺丝固定在松开状态以保持道岔正常运行(见图二),不能保证道岔长期稳定运行。
同时该螺丝所处的状态也可能使得工务巡道人员将该螺丝紧固,从而导致道岔无表示故障。
图2道岔副表示杆调整紧固螺丝
3、道岔非标杆件无图纸,备件无法采购
由于历史施工遗留的问题,这四组交分道岔的杆件、安装装置均没有图纸,供货商以非标产品没有图纸不生产所需的杆件备件和安装装置备件(其不愿承担非专业设计单位绘图所带来的风险),由于该条件限制,目前该道岔的备件无法进行采购。
4、ZD6-G型转辙机转换力过大导致杆件变形
ZD6-G型转辙机额定转换力为5884N,给当道岔转动时给予杆件的冲击力过大,也是造成杆件变形的主要原因之一(长时间使用大功率转辙设备)。
上述四个问题,对车辆段出段线交分道岔的稳定运行及维护造成了较大影响,核心问题就是转辙设备转换力过大冲击杆件,使之老化、变形后导致机械连接出现安全隐患。
因此需要通过改造,确保转辙机及道岔连接杆件处在良好状态,避免了杆件变形对道岔造成的影响。
三、技术方案
1、总体改造思路及基本要求
项目组拟计划采用更换新型转辙机、杆件、及其安装装置的方式完成本次改造,改造目标和基本要求如下:
(1)转辙设备具备可靠转换道岔位置的功能
转辙设备必须具有可靠转换道岔的功能,这是信号转辙设备所必须达到的要求。
其保证道岔开通在定(反)位,不出现在转换过程中由于转换力不够,导致道岔处于四开位置,进而影响行车安全。
(2)转辙设备具备锁闭功能
转辙设备必须具备道岔位置(定、反位)的锁闭功能,保证道岔在转换前可靠解锁、转换到位后可靠锁闭。
当列车通过道岔尖轨和基本轨位置时,所引起的震动不影响尖轨密贴和道岔的锁闭,保证列车安全行驶。
(3)转辙设备须反应道岔当前位置
当道岔转换到某一位置时,转辙设备应当正确反映当前道岔所处的位置,给出正确的表示,并通过转辙设备内部电路将这一正确表示输出。
(4)转辙设备需具备报警功能
当道岔位置失去表示或道岔发生挤岔等故障时,转辙设备应当产生相关的报警信息,保证道岔故障发生时及时通知专业人员抢修。
(5)其他要求
A、转辙设备及其安装装置必须保证交分道岔正常转换、锁闭。
B、采用双动作杆分别牵引两组尖轨,牵引力减小使道岔4mm不锁闭容易保证,有效的克服尖轨4mm密贴检查不达标的安全隐患,必须适用于复式交分道岔。
C、安装装置必须与现场实际的规格配套。
D、转辙设备的杆件必须与现场实际规格配套。
E、信号转辙设备安装必须遵守广州地铁施工规范,合作厂家须提供安装指导建议。
2、委托加工非标杆件及安装装置实施改造
委托加工非标杆件及安装装置(只能生产ZD6-G型转辙机适用的杆件及安装装置),理论上可以达到改造的目标。
但由于本次改造中所涉及的转辙机杆件、安装装置为非国标尺寸,且没有杆件及安装装置设计图纸,因此需经过设计图纸后才能进行生产。
建议该方案修改为“委托加工非标杆件及安装装置“,至于有没有设计单位、生产单位愿意承担该任务,可以在实施难度及费用中进行说明。
改造具体的部件:
杆件、安装装置。
实施流程:
(1)测量转辙机安装装置和非标杆件的尺寸。
(2)由专业设计单位出具生产图纸。
(3)委托厂家加工非标杆件及安装装置。
(4)杆件及安装装置现场安装。
(5)安装后的验收工作。
(6)试验期投入使用。
实施难度:
(1)具有资质的设计单位不愿承担该设计任务,导致非标杆件及安装装置没有生产图纸。
(2)由于ZD6-G非标杆件及安装装置没有图纸,无法委托生产厂家进行杆件加工。
转辙机结构及参数:
(1)电动机
要求具有足够的功率,以获得必要的转矩和转速。
电动机要有较大的起动转矩,以克服尖轨与滑床板之间的静摩擦。
同时,道岔需要定反位转换,要求电动机能够逆转。
通过改变定子绕组中或电枢(转子)中的电流的方向来实现。
两个定子绕组通过公共端子分别与转子的绕组串联。
额定电压160v;额定电流2.0A,摩擦电流2.3—2.9A;额定转速2400r/m;额定转矩0.8826N,单定子工作电阻(2.85±0.14)×2Ω,刷间总电阻4.9±0.245Ω。
图3电机接线图
(2)、减速器
为了得到足够的转矩要求将电机的高速旋转降下来。
其由两级组成:
第一级小齿轮带动大齿轮,减速比103:
27,第二级为行星传动式,减速比为41:
1,总的减速比为103/27×41/1=156.4
行星减速器中内齿轮靠摩擦联结器的摩擦作用“固定”在减速器壳内,内齿轮里装有外齿轮。
外齿轮通过滚动的轴承装载偏心的轴套上。
偏心轴套用键又固定在输入轴上。
外齿轮上有八个圆孔,每孔插入一跟套有滚套的滚棒。
八根滚棒固定在输出轴的输出圆盘上。
当外齿轮作摆式旋转时,输出轴就随着旋转。
当输入轴随第一级减速齿轮顺时针旋转时,偏心轴套也顺时针旋转,使外齿轮在内齿轮里沿内齿圈作逐齿咬合的偏心运动。
外齿轮41齿,内齿轮42齿,两者相差1齿。
因此,外齿轮作一周偏心运动时,外齿轮的齿在内齿轮里错位一齿。
正常情况下,内齿轮静止不动,迫使外齿轮在一周的偏心运动中反方向旋转一齿的角度。
(即输入轴顺时针方向旋转41周,外齿轮逆时针方向旋转一周)带动输出轴逆时针方向旋转一周,这样达到减速目的。
外齿轮既在输入轴的作用下作偏心运动,又与内齿轮作用作旋转运动,类似于行星运动,既有公转,又有自转。
(3)、传动装置
包括有减速齿轮、输入轴、减速器、输出轴、起动片、主轴。
A、起动片
介于减速器与主轴间的传动媒介。
,它连接输出轴与主轴,利用其正反两面相互垂直成“十”字形的沟槽,在旋转时补偿两轴不同心的误差,同时,还能够对自动开闭器起到控制作用。
B、主轴
带动锁闭齿轮,通过与齿条块配合完成转换和锁闭道岔。
(4)、转换锁闭装置
锁闭齿轮、齿条块:
将旋转运动变为直线运动以带动道岔的尖轨位移,并完成内部锁闭。
图4转辙机内锁闭
动作杆:
一端与道岔的密贴调整杆相连,带动尖轨运动。
通过挤切削和齿条块联成一体,正常工作时,与它们一起运动。
挤岔时,动作杆与齿条块能够迅速脱离联系,保护了机内的部件。
(5)、自动开闭器
用来及时、正确反映道岔尖轨的位置,并完成控制电动机和挤岔表示的功能。
A结构
B各主要部件及作用
图5自动开闭器与表示杆动作关系
(6)、表示杆
通过与道岔的表示连接杆相连随道岔动作,用来检查尖轨是否密贴,以及在定位还是在反位。
由前、后表示杆以及两个检查块组成。
前表示杆的前伸端设有连接头,用来和道岔的表示杆相连。
后表示杆前端与并紧螺栓相连的是一长孔,所以有86—167mm的调整范围,以满足不同的道岔开程需要。
道岔转换到位后,自动开闭器上的检查柱就落入表示杆检查块的缺口之中,两侧的间隙为1.5mm。
现场调整表示缺口是一项重要的工作,在密贴调整完成后,才能进行表示的调整。
先伸出,再拉入。
现调密贴,再调表示。
图6前后表示杆
(7)、摩擦联结器
保护电动机和吸收转动惯量的联结装置。
其主要是在道岔因故转换不到底时,电机的电路不能断开,如果电动机突然停转,电动机将会因为电流过大而烧坏。
另外,在正常使用过程中,可以消耗电动机的惯性,以避免内部器件受到撞击或毁坏。
正常情况下,依靠摩擦力,内齿轮反作用于外齿轮,使外齿轮作摆式旋转,带动输出转动,使道岔转换。
当发生尖轨受阻不能密贴和道岔转换完毕电动机惯性运动的情况下,输出轴不能转动,外齿轮受滚棒阻止而不能自转,但在输入轴的带动下作摆式运动,这样外齿轮对内齿轮产生一个作用力,使内齿轮在摩擦制动板中旋转(摩擦空转),消耗能量,保护电动机和机械传动装置。
调整过紧会失去摩擦联结作用,损坏电动机和机件,过松则不能正常带动道岔转换。
其松紧可以通过调整螺母来调整弹簧的压力实现。
标准是1.3---1.5倍的额定电流。
(8)、挤切装置
包括挤切削和移位接触器,用来进行挤岔保护,并给出挤岔表示。
两挤切削将动作杆与齿条块连成一体。
正常转换时,带动道岔。
当来自尖轨的挤岔力超过挤切削能承受的机械力时,主副挤切削先后被挤断,动作杆在齿条块内移动,道岔即与电动转辙机脱离机械联系,保护了转辙机的主要机件和尖轨不被损坏。
综上所述,在ZD6转辙机的安装过程中,需将国标尺寸的杆件及安装装置改为使用现场设备的实际尺寸,修改工作量较大且须专业人员进行改造。
根据现场实际尺寸修改购得的国标杆件及安装装置具有较大的风险。
3、采购电动液压转辙机、杆件及其安装装置进行改造
用于交分道岔的电动液压转辙机是在目前电液转辙机基础上改进的新型电液转辙机,整套系统继承了用于普通道岔的电液转辙机的优点,油管连接传输动力,只需要一台液压站便可满足复式交分道岔的使用需要。
其加装机械手摇装置,方便现场应急使用;机内安装了可调弹簧定力装置,克服了油缸反弹和窜动。
尖轨和心轨之间采用油管传输,可避免机械磨损和旷动,安装简便、适用于多点牵引。
整机采用液压传动、机械锁闭,达到磨损小、寿命长、锁闭可靠。
油缸密封采用新型组合密封圈,降低了磨擦系数,各部管路接头采用国际先进水平的液压接头,油路系统密封可靠,不渗漏。
采用专利技术的新型油泵,传动摩擦部位采用复合材料,提高了整机效率。
机内配线采用工厂化生产,有利于现场维护。
溢流压力稳定易调整,不受气候温度影响。
转辙机结构和参数如下:
A.工作环境
a.大气压力不低于74.8kpa(海拔高度不超过2500m);
b.周围空气温度在-40---+70C;
c.空气相对湿度不大于90%(+25C);
d.周围无引起爆炸危险的有害气体;
B.技术参数及规格
a、额定电压:
160V;
b.额定转换力:
2.5+2.5KN;
c.动程:
170+170mm;
d.工作电流:
≤2.0A;
e.动作时间:
≤10.5S。
f.4mm不锁闭,2mm锁闭。
转辙机(结构见图7)主要由转换锁闭机构,表示机构等组成。
(1)转换锁闭机构
转换锁闭机构的作用是转换锁闭尖轨在密贴位置,该机构锁闭尖轨后能承受90kN的轴向锁闭力,它由油缸、推板、动作杆、锁块、销轴、加强板及锁闭铁等零部件组成。
(2)表示机构
表示机构的作用是正确反映尖轨状态。
它由接点组、表示杆等零部件组成。
(3)手动机构
手动机构的作用是手摇齿轮轴扳动道岔。
1底壳、2二动接头、3手动装置、4油缸、5接点组、6表示杆组、
7动作杆组、8盖
图7电动液压转辙机结构示意图
(4)油路系统
电动液压转辙机油路系统图(见图8)
图8油路系统图
电动液压转辙机油路系统工作原理如下:
本系统为闭式系统,双油缸为并联方式,当电机带着油泵逆时针方向旋转时,油泵从油缸右侧腔内吸入油,油泵泵出的高压油使油缸左腔为高压,此时油缸向左移动,当油缸动作到终端停止动作时,泵从右边的单向阀吸入油,泵出的高压油经左边的滤油器和溢流阀回油箱。
若电机带着油泵顺时针方向转动,油缸动作方向与上述方向相反。
为了改善交流电机起动特性,与油缸并联了启动油缸。
(5)电动液压转辙机机械动作原理
转换锁闭机构动作原理:
电机经联轴器带动油泵顺时针方向旋转,由于活塞杆固定不动,使油缸向右动作,油缸侧面的推板接触反位锁块(参见图3)后油缸继续向前移动时通过推板和反位锁块带动动作杆向右移动,同时定位锁块开始解锁,当油缸走完解锁动程后,反位锁块和定位锁块处于锁闭铁和推板的间隙内,油缸继续通过推板和反位锁块带动动作杆向右移动(见图6b),当动作杆继续移动到反位锁块与锁闭铁的锁闭面将要作用时,开始进入锁闭过程,继续向右移动15.2mm,将反位锁块推入锁闭铁的反位锁闭面,反位尖轨密贴于基本轨,此时,动作杆的行程为7.6mm,因此,在尖轨密贴时,动作杆上的转换力可增加一倍,当尖轨密贴于基本轨后,油缸继续向右移动,动作杆不动作,油缸侧面的推板进入反位锁块的锁闭面,进入锁闭状态。
图9转换锁闭机构解锁、转换、锁闭过程
表示机构动作原理:
当油缸向右移动,动作板的斜面推动接点组转换,断开原表示接点。
当尖轨密贴于基本轨后,,油缸继续向前移动接近锁闭时,接点组的启动片在接点组拉簧的动作下快速掉入动作板上速动片圆弧内,快速切断电源,接通反位表示(动作板、速动片、启动片动作关系见图4),同时检查柱插入表示杆缺口内(见图5),检查柱在表示杆缺口内的间隙为1.5±0.5mm。
图10
图11表示杆表示及检查缺口位置示意图
电动液压转辙机、杆件、及其安装装置可在出厂时根据现场实际尺寸设计,由供货商提供适合现场安装的设备,不需要在改造现场对杆件及安装装置进行改动,可直接安装调试。
4、方案比选
序号
方案
工作量
稳定性
改造后的备件采购
风险
实施难度
成本
综合评价
1
采购ZD6电动转辙机、杆件及其安装装置进行改造
建议该方案修改为委托加工非标杆件及安装装置
大?
这个工作应该最小,仅需在目前的基础上,生产非标杆件、安装装置
高
无备件购买
高
大
一般
一般
2
采购电动液压转辙机、杆件及其安装装置进行改造
一般
高
可购买
一般
一般
一般
好
建议与修改方案一进行比较。
经研究比较,基于改造风险和实施难度的考虑,拟采用电动液压转辙机、杆件及其安装装置进行一号线西朗车辆段复式交分道岔的改造,以解决道岔表示杆L铁之间间隙过小和道岔副表示杆调整紧固螺丝紧固后卡缺口的问题。
请详细说明如果采用液压转辙机,由于杆件、安装装置同样属于非标产品,如何解决未来的备件采购问题?
4、实施方案
(1)技术方案路线
A.深入研究ZD6-G型转辙机用于复式交分道岔的实际状况。
B.对目前在线使用的ZD6-G型转辙机牵引的复式交分道岔存在问题进行分析。
C.根据《通号维修部信号设备维修规程》中电液转辙机的要求对转辙设备提供厂家提出用户需求。
D、设备安装。
E、设备现场调试。
F、设备安装缺点克服及功能完善。
G、成果验收。
(培训及设备维护手册提交)
(2)经比选采用方案2电动液压转辙机、杆件及其安装装置进行改造。
其安装方法和安装材料如下:
A、电液转辙机安装方法
安装电液转辙机之前,要确认道岔状态及各部参数应符合道岔的技术要求,否则应进行整治。
本产品应按安装装置安装图的要求,先安装安装装置,再安装电液转辙机。
电液转辙机安装就位后,即可安装油管。
油管安装分地面安装和地下铺设两种,油管安装时的弯曲半径应不小于150mm,进出槽钢和地面应留有一定余量,为避免因震动损伤油管需用橡胶防护管防护。
地面安装时用管卡紧固牢靠,地下铺设时,铺设深度应符合要求;连接油管时应将转辙机同侧的接头相连(拆装油管时应尽量避免将转辙机的二动接头整体松动,否则应适当紧固)。
用专用注油器,将YH-10#航空液压油由注油孔注入液压站至油箱油标的上限,打开遮断器使用手摇把手摇电液转辙机转换数次,排掉系统中的空气(排气方法:
第一步,先连接一根油管并将连接心轨转辙机的一端松开,手摇电机旋转方向应与此油管的连接方向一致,直至有液压油溢出,然后将接头紧固,同理将另一根油管接上即可;第二步,松开油标螺栓,在手摇电机时松紧溢流阀,使空气从油箱中排出),同时检查油箱内油量,补至油标上限。
注油方法见图12。
图12注油方法示意图
将转辙机动作杆分别与安装装置的两根GTM型密贴调整杆连接(GTM型密贴调整杆长杆在前,短杆在后),转辙机表示杆分别与两根GL型连接杆及两根GA型尖端杆连接(GL型连接杆长杆在前,短杆在后)。
通过调整安装装置的GTM型密贴调整杆,使尖轨与基本轨宏观密贴。
在两侧分别密贴时,调整安装装置的两根GA尖端杆及两根联动表示杆的调整杆,使检查柱与表示杆缺口间隙为1.5±0.5mm,缺口调整先调伸出后调拉入。
使用手摇把手摇道岔往复动作检查缺口无误,道岔开口正确,定反位密贴良好后,拨出手摇把,合上遮断器。
进行电操试验:
用转辙机综合测试仪或专用仪表检查,正常转换油路系统两侧压力小于等于9MPa,道岔转换力定反位不大于2500N;并将两侧溢流压力调整至工作压力的1.1-1.3倍,电液转辙机有关电气特性符合产品技术要求;在此过程中应检查油箱油位在上下限之间。
电操电液转辙机,在复式交分道岔动作拉杆方钢中心处的尖轨与基本轨间插入4mm厚、20mm宽的铁板,电液转辙机不锁闭且不得接通机内表示接点,在复式交分道岔动作拉杆方钢中心处的尖轨与基本轨间插入2mm厚、20mm宽的铁板,电液转辙机锁闭且得接通机内表示接点。
当不能满足2mm锁闭,4mm不锁闭要求时,可通过调整GTM型密贴调整杆满足要求。
B、采用电动液压转辙机、杆件及其安装装置进行改造需要的材料
复式交分道岔电动液压转辙机5套(包括安装装置、动作杆、表示杆、安装螺丝)
液压道岔专用油
请提出具体的材料采购清单
序号
名称
单位
数量
单价
总价
合计
四、结论
综上,本项目根据广州地铁一号线西朗车辆段复式交分道岔的实际状况,从复式交分道岔的转辙设备改造总体要求出发,以太原电务器材厂开发的复式交分道岔电液转辙设备为基础,结合广州地铁一号线西朗车辆段对于列车出厂的行车组织要求,选择了适合广州地铁一号线西朗车辆段复式交分道岔的转辙设备。
并解决了复式交分道岔4mm不锁闭的安全指标难以保证的问题。
本项目的实施也可为线网其他交分道岔改造提供经验、打下基础。
鉴于太原电务器材厂复式交分道岔电液转辙设备的稳定性、先进性以及在国铁系统使用的成功经验,采用太原电务器材厂复式交分道岔电液转辙设备作为广州地铁一号线西朗车辆段复式交分道岔的改造设备具有技术可行性,同时能够保证项目实施周期的时间要求。
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